ASTM A333/A333M-18 standard je razvijen da zadovolji specifične potrebe materijala za cjevovode pod pritiskom koji rade u kriogenim okruženjima u petrohemijskoj industriji, tečni prirodni gas (LNG) i industriji hlađenja. U kriogenim uslovima, tradicionalni ugljenični čelik prolazi kroz krt prelaz, što ga čini sklonim krtom lomu; stoga su potrebni specijalizovani standardi materijala kako bi se osigurao siguran rad opreme.
Zahtjevi za razrede materijala i hemijski sastav
Standard obuhvata devet razreda feritnih čelika, od kojih je svaki dizajniran i legiran za specifične minimalne radne temperature:
| Ocjena | Temperatura testiranja na udar | Primarni legirajući elementi | Manufacturing Process |
|---|---|---|---|
| Ocjena 1 | -45 stepeni | C{0}}Mn | Bešavne / Zavarene |
| Ocjena 3 | -100 stepeni | 3.5Ni | Bešavne / Zavarene |
| Ocjena 4 | -100 stepeni | Nisko{0}}ugljični Mn | Samo besprijekorno |
| Razred 6 | -45 stepeni | C{0}}Mn | Bešavne / Zavarene |
| 7. razred | -75 stepeni | 2.25Ni | Bešavne / Zavarene |
| 8. razred | -195 stepeni | 9Ni | Bešavne / Zavarene |
| 9. razred | -75 stepeni | 1,9Ni-0,8Cu | Bešavne / Zavarene |
| 10. razred | -60 stepeni | Visoka Mn | Bešavne / Zavarene |
| 11. razred | -195 stepeni | 36Ni | Bešavne / Zavarene |
Zahtjevi za hemijski sastav su strogo kontrolirani, posebno za nečistoće kao što su sumpor i fosfor. Sadržaj sumpora ne smije prelaziti 0,025%, a sadržaj fosfora je ograničen na 0,025%-0,035% u zavisnosti od vrste. Ova stroga kontrola je neophodna da bi se osigurala adekvatna žilavost na niskim{5}temperaturama.
Zahtjevi mehaničkih svojstava
Standard specificira jasne zahtjeve za vlačna svojstva i udarnu žilavost u svim razredima:
| Nekretnina | Ocjena 1 | Ocjena 3 | Ocjena 4 | 8. razred | 11. razred |
|---|---|---|---|---|---|
| Minimalna vlačna čvrstoća (MPa) | 380 | 450 | 415 | 690 | 450 |
| Minimalna čvrstoća tečenja (MPa) | 205 | 240 | 240 | 515 | 240 |
| Minimalno izduženje (%) | 35 | 30 | 30 | 22 | 18 |
| Zahtjevi za energijom udara | Veće ili jednako 18 J | Veće ili jednako 18 J | Veće ili jednako 18 J | Bočno širenje Veće ili jednako 0,38 mm | Veće ili jednako 18 J |
Posebno, Grade 8 i Grade 11 su namijenjeni za rad na ultra-niskim-nama (-195 stepeni), a njihovi zahtjevi za ispitivanje na udar se razlikuju od ostalih razreda. Stepen 8 nalaže bočno širenje od najmanje 0,38 mm, dok Grade 11, iako zahtijeva istu vrijednost energije udara (veću ili jednaku 18 J) kao i drugi razredi, radi na još nižoj radnoj temperaturi.
Zahtjevi za proizvodnju
4.1 Metoda proizvodnje
Čelične cijevi se proizvode bešavnim ili zavarivanjem, bez dodavanja dodatnog metala tokom zavarivanja. Međutim, Grade 4 će se proizvoditi isključivo besprijekornim postupkom. Za Grade 11, upotreba dodatnog metala pri zavarivanju je opciona i može je odrediti proizvođač.
4.2 Posebni zahtjevi za zavarivanje
Za cijevi razreda 11 zavarene dodatnim metalom važe sljedeći strogi zahtjevi:
Spojevi moraju biti potpuno probijeni i potpuno spojeni, bilo kao jednostruki- ili dvostruko-zavareni čeoni spojevi.
Zabranjeni su procesi zavarivanja pomoću podložnih prstenova.
Visina poklopca za zavarivanje ne smije biti veća od 3 mm.
Svi zavareni spojevi moraju biti podvrgnuti 100% radiografskom ispitivanju.
4.3 Zahtjevi za toplinsku obradu
Specifikacije toplinske obrade razlikuju se u zavisnosti od razreda:
Razred 1–7, 9, 10: Normalizujući tretman na temperaturi zagrevanja ne manjoj od 815 stepeni.
8. razred: Kaljenje i kaljenje, ili dvostruka normalizacija praćena kaljenjem.
11. razred: Žarenje je predmet međusobnog dogovora između dobavljača i kupca.
Tehnički zahtjevi za ispitivanje na udar
8.1 Zahtjevi za energiju udara
Za sve klase osim za stepen 8, prosječna energija udarca tri uzorka u setu ne smije biti manja od 18 J, a nijedan pojedinačni uzorak ne smije pasti ispod 14 J. Ako je jedan uzorak ispod pojedinačnog minimuma, ili su dva uzorka ispod prosjeka, ali ne ispod pojedinačnog minimuma, ponovno ispitivanje će biti dozvoljeno.
8.2 Posebni zahtjevi za 8. razred
Stepen 8 zahtijeva bočno širenje od najmanje 0,38 mm po uzorku. Ovaj kriterij, izveden iz principa mehanike loma, pruža precizniju procjenu otpornosti materijala na pucanje pod ultra-niskim-uslovima temperature.
13.1 Dimenzije uzorka
Koristiti će se udarni uzorci Charpy V-zareza. Preferirana veličina je 10×10 mm. Kada je debljina materijala nedovoljna, koristi se najveći mogući uzorak ispod-, uz odgovarajuće podešavanje temperature ispitivanja kako je navedeno.
14.1.2 Testiranje podešavanja temperature
Kada se koristi uzorak manje veličine, a širina zareza je manja od 80% stvarne debljine materijala, temperatura ispitivanja se snižava sa vrijednosti navedene u Tabeli 4. Iznos smanjenja se izračunava u skladu sa Tabeli 6 standarda.
Zahtjevi za inspekciju i testiranje
15.1 Hidrostatička ili električna ispitivanja bez{1}}razaranja
Svaka cijev mora biti podvrgnuta ili hidrostatičkom ispitivanju ili ne-električnom ispitivanju bez razaranja. Proizvođač može odabrati vrstu ispitivanja osim ako nije drugačije navedeno u narudžbini.
15.3 Kriterijumi prihvatanja za ne-inspekciju bez razaranja
Određene vizualne nesavršenosti su prihvatljive ako ispunjavaju sljedeće uvjete:
Dubina manja od 0,1 mm, ili
Dubina manja od 12,5% navedene debljine zida (što je veće).
Dozvoljene nesavršenosti uključuju ogrebotine, hrapavost površine, udubljenja i tragove ispravljanja.
Zahtjevi za označavanje
Pored oznaka koje zahtijeva A999/A999M, mora se označiti sljedeće:
Vruće obrađeno / hladno vučeno
Bešavne / Zavarene
Broj narudžbe
Slova "LT" praćena temperaturom na udaru
Ako su dimenzije gotove cijevi nedovoljne za dobijanje udarnog uzorka ispod{0}}veličine, oznaka će ne uključiti "LT" ili temperaturu ispitivanja, osim ako nije naveden Dodatni zahtjev S1.
Studije slučaja primjene u industriji
LNG projektne aplikacije
U LNG projektima, cjevovodi ASTM A333 Grade 3 i Grade 8 se široko koriste u ultra-niskim-okruženjima na -162 stepena. U projektu velikog-prihvatnog terminala za LNG, cijevi razreda 3 su korištene u sistemu za oporavak BOG (Boil-Off Gas), dok su cijevi razreda 8 raspoređene u glavnim LNG dalekovodima. Kroz rigoroznu kontrolu procesa termičke obrade i validaciju ispitivanjem na udar, integritet materijala i sigurnost cevovoda u ekstremnim kriogenim uslovima su u potpunosti osigurani.
Primene u petrohemijskoj industriji
U jedinicama za proizvodnju etilena, cjevovodi ASTM A333 Grade 6 primjenjuju se u nisko-sistemima za odvajanje na niskim temperaturama koji rade na -45 stepeni. Projekat etilena sa milion-tona--godišnje -tona-godišnje{10}} implementirao je cijevi razreda 6 u sistem napajanja demetanizera. Sprovođenjem strogih protokola inspekcije materijala i kontrole kvaliteta zavarivanja, postrojenje je postiglo dugoročan, siguran i stabilan rad.
Primjena u industriji nuklearne energije
U pomoćnim sistemima nuklearnih elektrana, ASTM A333 materijali se koriste u niskim-primjenama kao što je Important Service Water System. U specifičnom nuklearnom projektu odabrane su cijevi klase 1 za sisteme hlađenja morskom vodom. Zahvaljujući optimiziranom dizajnu hemijskog sastava i rafiniranim proizvodnim procesima, materijal je ispunio stroge zahtjeve za komponente nuklearnog-klasa.